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城市绿地规划中的遥感技术应用研究-以高光谱和热红外为例

作　者: 潘灼坤
导　师: 夏丽华
学　校: 广州大学
专　业: 土地资源管理
关键词: 城市绿地规划高光谱遥感植被胁迫热红外遥感地温反演
分类号: TP79
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

绿地作为城市土地重要的组成部分，科学合理的绿地规划是发挥其生态服务功能，营造可持续的城市生态环境的重要措施。加强新技术的研究在城市绿地规划中的应用是必然的趋势，为探讨该领域的遥感技术机理和应用，提高绿地规划管理水平，文中以城市绿地养护监测及绿地规划中治理热岛为主要研究内容，主要工作、研究方法和应用实践如下：（1）城市植被胁迫监测城市植被养护该工作是城市绿化建设的基础工作之一，如植被长势动态监测、落叶枯萎病清查等，开展城市植被胁迫研究在提升城市林业和园林管理、提高植被生态服务功能有重要作用，本文研究采用EO-1遥感卫星Hyperion传感器过境采集的广州市东边建成区高光谱影像，在大气纠正处理后，依据植物光谱响应原理进行以下方法试验：选取合适的植被指数在ENVI-Forest Health中分类；通过混合像元分解获得植被丰度，结合纯净像元的识别进行植被胁迫的分类；对比两种试验结果表明了在植被胁迫识别中混合像元分解--植被纯净像元提取的方法要比指数法更好地表示植被胁迫的特征；提取影像中万亩果园的植被端元光谱形态作对比验证，同时使用了地物光谱辐射计对不同健康状况的植物冠层光谱测量以作地面参考验证，实验结果表明植被潜在胁迫的指示标志，光谱反射率近红外区间（680-1300nm）“红边斜率”变化较为吻合。本研究前期通过对影像指示的地点实地调查和资料回顾，总结出植被胁迫的城市空间现象，研究的结果希望该监测方法能为节约土地资源为目的、对保育养护型的城市林业管理提供定性和定量的研究。（2）城市地表温度反演城市热岛格局遥感监测是城市绿地规划的工作内容之一，而城市绿化工作也是致力于缓解热岛效应。在城市小尺度环境的热红外遥感影像反演地表温度的研究中，本文采用EOS/TERRA卫星的ASTER数据，采用国内学者毛克彪针对ASTER数据推导出来其反演地表温度的劈窗算法（Split-window Algorithm），经如下预处理：辐射定标—大气纠正—几何纠正后。按照该算法反演地表温度的设计体系进行如下步骤：普朗克定律计算亮温、基于NDVI地表性质的辐射率赋值、MOTRAN辐射传输在线计算获取实时大气透射率，来实现该算法反演地表温度。通过对地表温度演算结果分布频率的评价（296.7~304.1K）及与当时气温相比较，对照高分辨率影像中的地表性质后，认为该算法用于ASTER热红外数据反演地表温度能提供丰富的城市热环境信息，热岛监测能为城市建设管理方面提供有益的启示。（3）以疏风散热为目标的城市绿地系统规划通过解释在太阳辐射下地表升温成因和植被降温的机理，用Hyperion数据获得的植被丰度和ASTER数据反演的地表温度进行回归统计分析，说明了植被丰度与地表温度明显负相关，从数量关系上说明了植被越茂密降温作用越明显。参考《广州市城市绿地系统规划2001-2020》，以广州市自然、人文特征为依据，在已有城市绿地系统规划的各种理论与方法的基础上，文中引入植被胁迫遥感监测以及城市热岛监测，论述本文的研究成果能为城市园林绿化规划设计等方面提供有益的建议，以GIS制图分析技术为支撑，以图片和文本形式展示出切实可行、科学合理的绿地布局，以营造良好的城市环境为目标。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-10
目录  10-12
Contents  12-14
第一章绪论  14-24
  1.1 选题背景和意义  14-16
    1.1.1 时代背景  14
    1.1.2 学科背景  14-16
  1.2 国内外相关研究进展  16-19
    1.2.1 空间信息技术在城市绿地规划的应用  16-17
    1.2.2 遥感技术提取城市植被信息  17-18
    1.2.3 热红外遥感城市热岛监测  18-19
  1.3 研究特色  19-21
  1.4 论文的框架和研究技术路线  21-24
第二章研究区域及数据源  24-28
  2.1 研究区概况  24
  2.2 研究采用的遥感资料  24-28
    2.2.1 高光谱数据  24-26
    2.2.2 热红外数据  26-28
第三章高光谱遥感城市植被胁迫监测  28-44
  3.1 植物胁迫的生长形态和光谱响应  28-29
  3.2 Hyperion 影像大气纠正  29-31
  3.3 基于植被指数的城市植被胁迫识别  31-32
  3.4 基于丰度分析的城市植被胁迫识别  32-39
    3.4.1 特征提取  33
    3.4.2 混合像元分解  33-36
    3.4.3 植被像元纯度指数计算  36
    3.4.4 结果与分析  36-39
  3.5 野外植被光谱测量  39-41
    3.5.1 不同健康状况的灌木丛光谱测量  39-41
    3.5.2 小结  41
  3.6 本章讨论与总结  41-44
    3.6.1 讨论  41-42
    3.6.2 总结与不足  42-44
第四章热红外遥感地表温度反演研究----用于 ASTER 数据的劈窗算法  44-54
  4.1 数据预处理  44-45
    4.1.1 辐射定标  44
    4.1.2 大气纠正  44-45
    4.1.3 几何纠正  45
  4.2 地表温度反演体系设计  45-52
    4.2.1 传感器接收到的亮温计算  47
    4.2.2 用于 ASTER 数据的劈窗算法推导  47-49
    4.2.3 制作地表比辐射率影像  49-51
    4.2.4 大气透射率的获取  51-52
  4.3 地表温度反演结果  52-53
  4.4 本章讨论与小结  53-54
第五章遥感 GIS 技术支持下植被降温效应研究  54-58
  5.1 城市植被降温效应的遥感物理概述  54-55
  5.2 植被丰度与地表温度的定量分析  55-58
第六章空间信息技术决策支持下城市绿地规划配置研究  58-72
  6.1 广州市城市绿地系统规划及建设现状  58-59
  6.2 城市绿地规划指引  59-60
  6.3 生态绿地优化配置模式规划依据  60-70
    6.3.1 广州常年主导风向和氧源基地  60-61
    6.3.2 广州市区以东氧源基地绿地景观分析  61-66
    6.3.3 城市绿地规划中生态学原理  66-68
    6.3.4 广州市区东边生态绿地优化配置模式研究  68-70
  6.4 总结与不足  70-72
第七章成果与展望  72-75
  7.1 研究成果  72-73
  7.2 研究展望  73-75
参考文献  75-81
致谢  81-83
附录Ⅰ：参与科研课题、横向项目和实习经历  83
附录Ⅱ：攻读硕士期间发表的文章  83

城市绿地规划中的遥感技术应用研究-以高光谱和热红外为例

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